Parabolik anten

Parabolik anten, süper yüksek frekansta (SHF), daha ender olarak ultra yüksek frekansta (UHF) kullanılan bir anten türüdür. Halk arasında bu antenlere çanak anten de denilir. Bu antenler hem alıcılarda hem de vericilerde kullanılır.

Anten özellikleri

Parabolik anten aslında dipol ya da horn gibi basit bir anten elemanı ile bu elemanı çevreleyen yansıtıcı metal bir yüzeydir. İmalat sırasında bu yüzeyden yansıyan her ışın demetinin merkezdeki anten elemanına aynı fazda gelmesine dikkat edilir. Bunu sağlayan geometrik yapı paraboldür. Anten elemanı bu parabolün odak noktasında yer alır. Parabolik antenler radyo linklerde, haberleşme ve yayın uydularında, radarda ve radyo astronomide kullanılır. İlke olarak parabolün fiziki boyutları ne kadar büyükse anten kazancı da o kadar yüksektir. Buna karşılık anten büyüdükçe yönlendirme duyarlılığı da artar. Bu sebepten küçük antenlerle (mesela evlerdeki uydu alıcısı gibi) yayını bulmak nispeten kolayken büyük antenlerde yayını yakalamak için özel teçhizat kullanmak gerekir.

Geometrik yapı

Şekilde bir parabolik anten kesiti görülmektedir.Işın demetleri parabolun farklı noktalarından yansımaktadır. Daha erken yansıyan demet (Q₃-P₃) yansıdıktan sonra daha uzun yol almakta (P₃-F), daha geç yansıyan demet (Q₁-P₁) ise yansımadan sonra daha kısa yol almakta (P₁-F), böylece antenin farklı noktalarına yansıyan bütün ışın demetleri odak noktadaki anten elemanına aynı anda varmaktadır. Bir başka değişle yansıyan demetler arasında faz farkı olmamaktadır. Faz farkının olmaması özellikle SHF frekansları için zorunludur. SHF de dalga boyları en fazla 10 cm olduğundan, sadece 5 cm'lik bir farklılık ışın demetlerinin 180⁰ derece faz farklı olması ve birbirlerini yok etmesi sonucunu doğurur.

Anten kazancı

Parabol antende anten kazancı yani alışın maksimum olduğu yönde izotropik antene göre kazancı (d » $\lambda$ şartıyla ) şu şekilde verilir:

$K=\left({\frac {\pi d}{\lambda }}\right)^{2}\cdot e$

Burada

K kazanç

d parabolik anten çapı

$\lambda$ sinyal dalga boyu ( d ile aynı birimlerle)

$e$ 0.55-0.7 arasında kayıplara ilişkin bir kat sayıdır.

Görüldüğü gibi kazanç anten çapının karesi ile artmaktadır.

Yönlendirme

Anten tam karşıdan maksimum alış sağlar. Kazanç için verilen formül de bu kazanç içindir. Ancak maksimum alışın olduğu yönden farklı yönlere gidildikçe kazanç düşmeye başlar. Kazancın yarıya düştüğü açıya 3 dB açısı denilir (Desibel ölçeğinde -3 dB yarı güç anlamına gelir). Bu açı ideal durumda şu şekilde verilir:

$\theta =\lambda /d\,$

ː $\theta$ radyan cinsinden açıdır. Dolayısıyla frekans yükseldikçe 3 dB açısı da daralır.

Derece cinsinden açı ise;

$\theta =k\lambda /d\,$

Burada dereceye çevirme çarpanı $k={\frac {180}{\pi }}\approx 57.3$ ise de pratikte istenmeyen yansımalar sebebiyle k=70 kabul edilir.

Örnek

Türkiye'de kullanılan ve KU bandı olarak adlandırılan uydu yayın bandı yaklaşık olarak 12 GHz frekansındadır. 50 cm çaplı bir parabolik antenle kazanç ve yönlendirme şu şekilde bulunur:

$\lambda ={\frac {3\cdot 10^{8}}{12\cdot 10^{9}}}=0.025\quad m=2.5\quad cm$

$K=\left({\frac {\pi d}{\lambda }}\right)^{2}\cdot e=\left({\frac {\pi \cdot 50}{2.5}}\right)^{2}\cdot 0.55\approx 2200$

Tipik bir dipolde kazancın sadece 1,64 olduğu göz önüne alınırsa, parabolün sağladığı kazancın büyüklüğü görülür.

Aynı antende -3 dB açısı ise derece cinsinden,

$\theta =k\lambda /d\,\approx 70\cdot 2.5/50=3.5^{0}$